摘要为减少深厚矿渣填土地基的沉降量和提高其地基承载力,采用强夯法对该地基进行加固处理。根据浅层平板载荷试验和重型动力触探试验,判定地基承载力特征值为195kPa,发现在9m深度范围内,地基处理效果较为显著,但拟建场地强夯处理后仍不均匀,自上而下处理效果逐渐减弱。
关键词地基处理;强夯法;平板载荷试验;动力触探
中图分类号TU473.1文献标识码A 文章编号1673-9671-(2010)061-0086-01
0引言
强夯法处理地基是20世纪60年代法国Menard技术公司首创的,该法是将很重的锤(一般为100～400kN)从高处自由落下(落距一般为6～40m)给地基以冲击力和振动,从而提高地基土承载力并降低其压缩性。强夯法适用于孔隙大而疏松的碎石土、砂土及建筑垃圾,也适用于低饱和度的粉土、粘性土、湿陷性黄土和素填土等,适用范围广。该法地基加固效果好、设备简单、施工方便、施工速度快、适用范围广、经济易行和节省材料等优点,在国内外软土地基加固中得到广泛应用。
1工程地质概况
某工程场地48.5m勘探深度范围内主要为全新统(Q4)、中更新统(Q2)和三叠系(T)地层,按其成因类型、岩性及工程地质特性将其划分为6个工程地质单元层:
第①层(Q4ml):矿渣,杂色,主要成分为强风化砂岩、煤矸石、泥岩碎块、碎屑。矿渣孔隙充填粉土、粉质粘土。矿渣碎屑直径一般2.0～10.0mm,偶见直径50～200.0cm的块石,块石为微风化的砂岩。钻进过程中易塌孔、普遍存在漏浆现象。层厚1.00～11.60m,平均厚度8.06m。
第②层(Q4ml):矿渣,杂色,主要成分为强风化砂岩碎块、煤矸石碎块,直径2.0～10.0mm,偶见直径50～200.0cm块石。含少量粉质粘土,钻进过程中易塌孔。层厚1.60～12.00m,平均厚度6.86m。
第③层(Q2d1):粉质粘土,棕褐色,可塑～硬塑,铁锰质浸染,局部胶结,切面光滑,干强度中等,韧性中等。层厚2.50.～11.30m,平均厚度6.77m。
第④层(Q2d1):粉质粘土,棕红色,可塑～硬塑,含姜石、钙质条纹和少量锈黄色氧化物,局部含少量砂质,偶见直径2cm左右小砾石。场地内该层分布稳定。层底深度14.20～42.70m,层厚1.90～14.70m,平均厚度6.63m。
第⑤层(Q2dl):卵石,灰白,密实,不均匀,母岩成分以石英砂岩为主,粒径1-3cm的占约20%,5-8cm的占40%。层底深度16.00～43.50m,层厚0.80～3.20m,平均厚度1.77m。
第⑥层(T):泥岩,灰黄色,强风化,岩芯较破碎,属软质岩石,中厚层状构造,倾斜状层理。该层表面强风化成粘土状,厚约30cm。该层最大揭露厚度5.45m。
试验段煤矸石的回填深度大部分在15m左右,厚度较大,且中间夹杂泥岩碎块、强风化砂岩、粘土等,空隙大、离散性大。针对该工程地质条件,考虑到强夯法的特点,为了减少沉降量和提高地基承载力,拟采用采用强夯法对该地基进行加固处理。
2强夯试夯设计与工艺
试夯采用正方形布点,夯点间距8m,主夯点按正方形布置,加固夯点在正方形中心布置。
第一遍主夯能级为8000kN.m,单点夯击为10-15击,夯完所有夯点后,用推土机整平场地压实夯坑,进行第二遍加固夯;第二遍加固夯能级为8000kN.m,单点夯击次数为9-12击,夯完加固夯后,用推土机整平夯坑进行低能级满夯;第三遍为满夯,满夯能级为2000kN.m,每点三击,点与点之间按三分之一夯锤直径搭接。
强夯处理后设计要求承载力特征值达到180kPa,强夯有效处理深度9.0m左右。
3试夯效果检测
采用浅层平板载荷试验和重型动力触探试验检测试夯效果。浅层平板载荷试验和重型动力触探试验均在距自然地面-1.5m处进行,浅层平板载荷试验3个试验点均在夯点与夯间之间布置,重型动力触探7个试验点,其中在夯点、夯间各布置3个试验点,在试夯区外布置1个对比点。
3.1浅层平板载荷试验
3.1.1试验装置
试验采用压重平台反力装置(图1),通过油压千斤顶将反力施加到承压板并传递给强夯地基,位移传感器正交对称安装于承压板上。
图1试验现场布置示意图
3.1.2试验方法
依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的规定,承压板选用面积为0.5m2方形钢板,并在承压板底面下铺设不超过20mm厚粗砂垫层。采用慢速维持荷载法,分级加荷。分级标准见表1。
沉降测读记录时间间隔为10、10、10、15、15min,以后每隔半小时测读一次沉降量,当在连续两个小时内,每小时的沉降量小于0.1mm时,则认为已趋稳定,可加下一级荷载。
3.1.3试验结果
图2为以上3点的p～s曲线,由试验结果可以看出:
1)试验点1最大加荷量为360kPa,最大沉降量为12.94mm。经卸荷观测,最大回弹量为4.77mm,回弹率为36.9%。整个试验过程中,沉降小,稳定快,比例界限与极限荷载均未出现,p～s曲线呈缓变型,确定该点位地基承载力特征值fak=180kPa。
2)试验点2最大加荷量为450kPa,最大沉降量为11.90mm。经卸荷观测,最大回弹量为4.46mm,回弹率为37.5%,整个试验过程中,沉降小,稳定快,比例界限与极限荷载均未出现,p～s曲线呈缓变型,确定该点位地基承载力特征值fak=225kPa。
3)试验点3最大加荷量为360kPa,最大沉降量为8.54mm。经卸荷观测,最大回弹量为3.41mm,回弹率为39.9%。整个试验过程中,沉降小,稳定快,比例界限与极限荷载均未出现,确定该点位地基承载力特征值fak=180kPa。
根据以上试验结果,判定地基承载力特征值fak为195kPa。
图2平板载荷试验p～s曲线
3.2重型动力触探试验
该重型动力触探试验主要目的是检验强夯的施工质量、地基处理后地基承载力特征值情况及地基均匀性等,从而对试夯区强夯后9m深度范围内的处理效果作出评价。
本次原位试验随机抽检了6个点位,对其进行了重型动力触探试验。测试采用自动落锤装置在桩中心处连续贯入,记录每下沉10cm的锤击数N63.5。重型动力触探测试成果见下表2。
动力触探试验结果表明,在9m深度范围内地基处理效果较为显著,但拟建场地强夯处理后仍不均匀,自上而下处理效果逐渐减弱。根据动力触探试验结果,经综合分析后确定承载力特征值见表3。
4结论
1)本工程强夯地基进行浅层平板载荷试验共3点,判定强夯地基承载力特征值fak为195kPa。
2)拟建场地试夯段强夯处理后仍不均匀,自上而下处理效果逐渐减弱,0～3.0m强夯处理后承载力特征值为260kPa;3～6.0m强夯处理后承载力特征值为185kPa;6～9.0m强夯处理后承载力特征值为160kPa;9～10.0m强夯处理后承载力特征值为120kPa。
参考文献
[1]郝小红,方维风,黄飞.强夯法加固软土地基的工程试验研究[J].山东农业大学学报(自然科学版),2003,34(3):419-423.
[2]陈希哲.土力学地基基础[M].北京:清华大学出版社,1998.
[3]GB50007-2002.建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.